Анализ вклада факторов в изменение стока имеет важное значение для сохранения и управления водными ресурсами. В данном исследовании разработана методологическая модель для реконструкции, количественной оценки и анализа вклада факторов в сток. Модель включает четыре основных компонента: (1) Агрегирование гидрометеорологических переменных в различных временных масштабах, что позволяет определить наиболее репрезентативный временной масштаб для данного речного бассейна, эффективно преодолевая ограничения одномасштабных подходов, распространённых в предыдущих исследованиях. (2) Оптимизация объясняющих переменных, специфичных для каждого временного масштаба, путём интеграции корреляции Спирмена и анализа коэффициента инфляции дисперсии (variance inflation factor, VIF), эффективно решающая проблемы мультиколлинеарности, часто упускаемые из виду в предыдущих исследованиях. (3) Реконструкция стока с использованием модели регрессии случайного леса (Random Forest Regression Model, RFRM) и инструмента оценки почвы и воды (Soil and Water Assessment Tool, SWAT) с многометрическими показателями валидации для обеспечения возможности переноса результатов на различные речные бассейны. (4) Интеграция данных дистанционного зондирования и статистических данных для выявления антропогенных факторов в различных временных масштабах позволяет преодолеть ограничения анализа причинно-следственной связи на основе одного фактора. Протестированная для бассейна реки Лан модель выявила осадки как доминирующий метеорологический фактор (коэффициент корреляции Спирмена p = 0,90 в сезонном масштабе), определила месячный и двухмесячный масштабы как оптимальные для моделирования и выявила взаимодополняющие преимущества RFRM и SWAT — последний особенно преуспел в моделировании экстремальных значений высокого стока. Интеграция данных из нескольких источников дополнительно прояснила двойную роль человеческой деятельности в стоке, подчеркнув ценность количественной оценки причинно-следственной связи. Эти результаты предлагают методологические рекомендации по выбору временного масштаба и модели, а также обеспечивают переносимый подход к оценке причинно-следственной связи стока.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-025-32088-6

Точная информация о ветре имеет решающее значение для расширения использования возобновляемой энергии, однако одновременное достижение высокого пространственного разрешения и точности остаётся сложной задачей. Эта задача усугубляется в регионах с редкими наземными наблюдениями, где неравномерное покрытие станций может искажать оценку модели. Здесь авторы представляют структуру глубокого обучения, которая восстанавливает поля ветра с высоким разрешением, комбинируя частотную фильтрацию с генеративной моделью, разработанной для повышения локальной детализации при сохранении крупномасштабной структуры. Они также представляют стратегию оценки методом Монте-Карло от точки к области, учитывающую пространственную неоднородность между измерительными площадками, что позволяет надёжно оценивать производительность модели. Применительно к региональной реконструкции ветра, эта структура улучшает оценку скорости ветра и обеспечивает более чёткое представление мелкомасштабной изменчивости, особенно в условиях, связанных с высокой выработкой ветровой энергии. Подход демонстрирует стабильную работу в нескольких пространственных областях и на уровнях временной агрегации, подтверждая его потенциал для масштабируемого и чувствительного к местоположению планирования ветроэнергетики в условиях ограниченности данных наблюдений.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-03072-9

Ограничение глобального повышения температуры в этом столетии до 1,5 °C выше доиндустриального уровня стало важнейшей задачей. Один из ключевых путей решения проблемы включает действия в земельном секторе. Прогнозы на основе карт землепользования и растительного покрова могут предоставить ценную информацию для руководства такими действиями, но надёжность карт в значительной степени зависит от точности базовой карты землепользования и растительного покрова. В данном исследовании в качестве базовой карты землепользования и растительного покрова была выбрана точная карта — Historic Land Dynamics Assessment+ (HILDA+), согласованная с несколькими историческими картами землепользования и растительного покрова. Кроме того, авторы выбрали будущий сценарий, направленный на достижение цели в 1,5 °C и учитывающий национальные определяемые вклады (nationally determined contributions, NDC). Этот сценарий предполагает, что все стороны будут придерживаться представленных ими NDC. Авторы спрогнозировали карты землепользования с пространственным разрешением 1 км на период с 2020 по 2100 гг. с 10-летним интервалом в Китае, используя данные Глобальной модели анализа изменений, модели Land-N2N и карт землепользования HILDA+. Эти карты предоставляют научные рекомендации для поддержки управления земельными ресурсами в условиях климатического кризиса.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-06411-9

Эти некогда редкие явления, становящиеся всё более распространёнными по мере потепления климата, в конечном итоге могут ускорить таяние льда.

В мае 2009 года странная погодная ситуация обрушилась на станцию ​​Принцессы Елизаветы, отдалённый бельгийский исследовательский форпост в Восточной Антарктиде. На фоне сильного снегопада воздух нагрелся почти на 20°C, до –11°C. За два дня шторм вызвал выпадение полметра снега в регионе, который обычно является пустынным и сухим.

Используя метеорологические данные со станции, метеоролог Ирина Городецкая, ныне работающая в Университете Порту, выявила ещё три подобных необычных шторма в последующие месяцы. Вместе они за несколько дней вызвали выпадение трёх четвертей от нормального годового количества снега, побив рекорды. Метеорологические карты показали, как мощная область низкого давления притянула влажный воздух на юг, где область высокого давления направила его прямо к замёрзшему континенту.

Эта картина, ранее никогда не описываемая в Антарктиде, очень напоминала то, что метеорологи в таких местах, как Калифорния, называют «атмосферными реками»: узкие потоки влажного воздуха, которые берут начало над тропическими океанами и переносятся на тысячи километров к суше, принося большое количество дождя или снега.

С момента появления четырёх атмосферных рек в 2009 году в регионе произошло ещё 30 подобных явлений. По словам Городецкой, движущей силой является изменение климата. «В более тёплом воздухе уровень влажности повысится, что сделает эти реки сильнее и более частыми». Недавнее исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, делает аналогичный прогноз. «Наши модели прогнозируют, что к концу столетия число событий с достаточно высоким уровнем влажности, чтобы их можно было отнести к атмосферным рекам, может увеличиться вдвое», — говорит ведущий автор исследования Мишель Макленнан (Michelle Maclennan), метеоролог Британской антарктической службы.

Эти беспрецедентные всплески тепла и влаги могут угрожать стабильности прибрежных и шельфовых ледников, уже ослабленных десятилетиями потепления, предупредили исследователи на сентябрьской встрече по изменению климата в Антарктике в Королевском обществе Великобритании. «Эти системы, похоже, всё больше склонны к разрушению», — сказал Майк Бентли (Mike Bentley), геофизик из Даремского университета. По крайней мере, в одном случае атмосферная река, по-видимому, спровоцировала разрушение прибрежного шельфового ледника.

Городецкая продолжает изучать это явление различными способами, в том числе с помощью метеорологических зондов, запускаемых со станции Кинг Седжон в Южной Корее, расположенной на продуваемом ветрами острове к северу от Антарктического полуострова. Работа сложная, говорит она. «У нас есть специальное разрешение выходить в такую ​​погоду. Обычно никто другой этого не делает. Нас считают чудаками на станции». Штормовые ветры могут повредить метровые зонды ещё до того, как они поднимутся в воздух. «Сложность заключается в том, чтобы запустить зонд, не повредив его. Мы теряем много зондов. Это очень эмоционально».

Когда ей и её коллегам удаётся добиться успеха, поступают данные о необычных условиях в атмосферных реках. В Антарктиде обычно осадки выпадают в виде снега. Но когда приходит атмосферная река, частицы снега и льда могут таять по пути, говорит Городецкая. «Переходная зона от снега к дождю может находиться на высоте 2-3 километра». Тёплый, влажный воздух может распространяться далеко вглубь материка, принося сильные дожди или снег в обычно сухие регионы, говорит она.

Это может показаться полезным: Западно-Антарктический ледяной щит десятилетиями терял массу с увеличивающейся скоростью, поскольку ледники всё быстрее сползали в море. Но в 2022 году, «мы наблюдали такое количество осадков всего лишь от нескольких экстремальных событий, когда, если всё это сложить, [антарктический] ледяной щит набрал массу», — говорит метеоролог Кайл Клем (Kyle Clem) из Университета Виктории в Веллингтоне. Однако в долгосрочной перспективе интенсивные осадки могут иметь нежелательные последствия для льда.

Верхняя часть ледяного покрова обычно состоит из фирна — снега, испещрённого крошечными воздушными отверстиями, который действует как губка, впитывая любую накапливающуюся талую воду. Но большие объёмы мокрого снега, как правило, замерзают, образуя твёрдый слой, в результате чего талая вода или дождь скапливаются, а не впитываются, говорит Бентли. Тёмные лужи поглощают больше солнечного тепла, чем замёрзшая поверхность, что ускоряет таяние.

Если вода достигает скального основания, она может смазывать основание ледника и ускорять его скольжение к океану. Если же она скапливается в трещинах во льду, её вес может углублять и расширять их. Этот процесс может подготовить прибрежные шельфовые ледники к разрушению, говорит Бентли. Именно это, возможно, произошло с шельфовым ледником Конгер в Восточной Антарктиде — массивом размером с Лос-Анджелес, который внезапно распался в 2022 году.

По словам Бентли, шельф сокращался и истончался с 2000 года. «Но его обрушение произошло после того, как в марте 2022 года атмосферная река вызвала резкое повышение температуры в Восточной Антарктиде на 45°C. В начале года площадь ледяного шельфа составляла 1200 квадратных километров. Но в марте, во время этого интенсивного потепления, он просто исчез», — вспоминает Бентли.

И, что удивительно, это произошло без каких-либо признаков таяния поверхности. Сильные ветры во время шторма, вероятно, нанесли последний удар, заставив шельф расколоться на части, говорит Бентли. «Мы используем слово „ледниковый“ для описания медленных процессов, но это было поразительно быстро».

В 2024 году Восточная Антарктида пережила еще один очень тёплый период, на этот раз в разгар зимы. «Экстремальные явления, вызванные атмосферными реками, носят временный характер». Но это продолжалось несколько недель», — говорит Клем. Сейчас исследователи документируют последствия и размышляют о точной природе ещё одного редкого вида нарушений, которые, по-видимому, вызывают выбросы парниковых газов человеком в Антарктиде.

Ссылка: https://www.science.org/content/article/warm-humid-atmospheric-rivers-threaten-antarctica

Изменение погоды является одним из аспектов глобального потепления, которое потенциально представляет собой серьёзную проблему для человечества в ближайшие десятилетия. Некоторые климатические модели указывают на то, что из-за глобального потепления будущая погода станет более устойчивой, а аномалии температуры приземного воздуха будут длиться дольше. Однако на сегодняшний день наблюдаемое изменение устойчивости погоды не получило надёжного подтверждения. В данной работе авторы показывают, что устойчивость погоды, выраженная в температурных аномалиях, для всех типов погоды и сезонов, увеличилась за последние десятилетия в средних широтах Северного полушария. Это увеличение устойчивости связано с ускоренным ростом температуры в Арктике — арктическое потепление происходит быстрее, чем в среднем по планете — и, следовательно, с глобальным потеплением. Устойчивая погода может привести к экстремальным погодным явлениям, и для многих растений, таких как сельскохозяйственные культуры, устойчивость погоды может иметь разрушительные последствия, поскольку эти растения часто зависят от погодных колебаний. Поэтому полученные авторами результаты требуют дальнейшего изучения влияния устойчивости погоды на экстремальные погодные явления, биоразнообразие и мировое продовольственное снабжение.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-03050-1

Донные воды Антарктики (ДВА) формируются из плотных вод, опускающихся с континентального шельфа Антарктики в глубины океана. Опускание ДВА компенсируется возвратным потоком более лёгких вод, а возникающая в результате термохалинная циркуляция определяет плотностную стратификацию глубин океана, регулирует накопление тепла и углерода в океане и снабжает глубоководные районы кислородом. В данном обзоре авторы отмечают прогресс в понимании того, как и почему меняются ДВА, а также последствия для глубоководной термохалинной циркуляции. С середины 1980-х годов теплосодержание океана ниже 4000 децибар увеличивалось со скоростью 12,9 (±1,8) триллиона ватт, а ДВА уменьшались более чем на 50 децибар за десятилетие, причём более быстрое уменьшение толщины наблюдается ближе к источникам ДВА. Абиссальная циркуляция «опрокидывающихся» вод замедлилась в ответ на опреснение шельфовых вод при таянии ледников и изменения в формировании морского льда. Численные модели показывают, что эти тенденции ускорятся при прогнозируемом увеличении поступления талой воды. Приоритеты будущих исследований включают непрерывные наблюдения в глубоководных районах океана и на континентальном шельфе Антарктиды; изучение обратных связей между циркуляцией океана, морским льдом, образованием плотных вод и таянием шельфового льда и улучшение представления ДВА в океанических и климатических моделях.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43017-025-00750-2

Валежник, составляющий 15–20% надземной биомассы лесов, является важным, но недостаточно изученным компонентом потоков парниковых газов в экосистеме. В частности, сухостой может служить проводником для атмосферного потока углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄), причём потоки варьируются в зависимости от условий окружающей среды. Авторы измерили потоки CO₂ и CH₄ от шести сухостоев вдоль градиента от возвышенности к водно-болотным угодьям в исследовательском лесу Хауленд (штат Мэн, США), проводя измерения каждые две недели с апреля по ноябрь 2024 года. Используя нелинейные модели, они количественно оценили реакцию потоков на экологические факторы, такие как влажность почвы, температура почвы и температура воздуха. Потоки газа увеличивались с повышением температуры, но поток CO₂ достигал пика при умеренной влажности почвы (∼ 30 %), в то время как поток CH₄ - при самых высоких уровнях влажности. Потоки CH₄ были в подавляющем большинстве чистыми положительными, что предполагает, что коряги являются важными путями для выделения газа водно-болотными угодьями. Поток CH₄ был относительно нечувствителен к низкой влажности почвы и температуре, но увеличивался с повышением температуры почвы, когда влажность почвы была высокой, подтверждая, что метаногенез зависит от анаэробных условий влажности. Результаты также показывают, что поток CO₂ изменялся совместно с потоком CH₄ из коряг, при этом уменьшение потока CO₂ было связано с увеличением потока CH₄. По мере увеличения влажности почвы выраженный сдвиг в потоках газа (от выделения CO₂ к выделению CH₄) происходил при влажности почвы ∼ 60 %. По сравнению с другими субстратами на участке, включая почвы, живые деревья и различные мёртвые деревья, коряги были крупнейшими источниками выделения CO₂ и вторыми по величине источниками выделения CH₄. Авторы представили результаты прямых измерений газообмена из коряг вдоль градиента влажности и температуры, что позволяет по-новому взглянуть на потоки CO₂ и CH₄ из коряг.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/22/7819/2025/

Наличие внезапных засух во всём мире представляет собой серьезную проблему для сельскохозяйственного сектора, устойчивости экосистем и систем водных ресурсов. В данной работе авторы предлагают методологию, повышающую точность количественной оценки вызванной засухой глобальной потери растительности (с использованием показателя, полученного на основе нормализованного разностного индекса растительности (NDVI)). Представленные результаты показывают: потеря NDVI во время внезапных засух (9,0%) примерно в 1,5 раза выше, чем во время обычных засух (5,3%), что подчёркивает растущую роль внезапных засух как ключевого фактора потери NDVI, вызванной засухой во всём мире. Более того, была выявлена значительная тенденция к росту (1,8% за десятилетие) глобальной потери NDVI из-за внезапных засух, в первую очередь обусловленная ростом частоты таких явлений, на долю которых приходится 81,2% общей тенденции. Хотя после внезапных засух NDVI обычно восстанавливается в пределах 36 пентад на площади более 9256,3 × 10⁴ км² поверхности суши, наблюдается заметное увеличение времени восстановления NDVI (на 0,4 пентады в год) с 1982 по 2020 гг., особенно в тропических лесах и лесах умеренного пояса. Эти результаты подчёркивают тревожные экологические последствия всё более частых и интенсивных внезапных засух, которые, как ожидается, будут усиливаться в будущем.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-67173-x

В условиях изменения климата, вызванного повышением концентрации углекислого газа (CO₂), стратосферный озон будет реагировать на изменения температуры и циркуляции, что приведёт к обратной связи между химией и климатом, модулируя крупномасштабную атмосферную циркуляцию и энергетический баланс Земли. Однако модель обладает значительной неопределённостью, поскольку в ней задействовано множество процессов, и лишь немногие модели имеют детальную химическую схему. В данной работе используются последние данные CMIP6 для исследования реакции озона на повышение концентрации CO₂. Было обнаружено, что в оценках большинства моделей содержание озона увеличивается в верхней стратосфере и внетропической нижней стратосфере и уменьшается в тропической нижней стратосфере; таким образом, реакция общего содержания озона в столбе атмосферы незначительна в тропиках. Реакция озона обусловлена ​​в основном более медленными циклами химического разрушения в верхней стратосфере и усилением апвеллинга в нижней стратосфере, при этом реакция арктического озона на изменения интенсивности полярных вихрей сильно зависит от модели. Авторы исследовали обратную связь между озоном и климатом, объединяя офлайн-расчёты и сравнения результатов моделей с интерактивной химией («химия») и без неё («без химии»). Они обнаружили, что реакция температуры стратосферы существенна, с глобальным отрицательным радиационным воздействием в диапазоне от −0,03 до −0,19 Вт·м⁻². Также оказалось, что «химические» модели последовательно моделируют меньшее потепление тропосферы и более сильное ослабление полярного стратосферного вихря, что приводит к большему увеличению частоты внезапных стратосферных потеплений, чем в большинстве моделей без химии. Эти результаты показывают, что обратная связь между озоном и климатом имеет решающее значение для климатической системы и должна учитываться при разработке моделей земной системы.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/17819/2025/

Городские границы являются важнейшими индикаторами для понимания пространственной структуры и динамических изменений в населённых пунктах. Большинство существующих наборов данных высокого разрешения о городских границах плохо справлялись с дифференциацией территорий с низкой плотностью застройки от негородских пространств и не учитывали роль распределения населения в определении городских границ. В данном исследовании авторы разработали двухпороговый метод, интегрируя данные о плотности непроницаемых поверхностей и численности населения для картирования годовых городских границ из GISD30 (глобального набора динамических данных о непроницаемых поверхностях с разрешением 30 м). В частности, они объединили оценку плотности ядра и алгоритмы клеточных автоматов для построения глобальных городских границ, а затем дифференцировали типы городских поселений (например, города и посёлки) на основе пороговых значений численности населения, тем самым получив набор данных «Глобальные границы городов и посёлков» (Global City and Town Boundaries, GCTB) с разрешением 30 м за период 2000–2022 гг. Набор данных GCTB достиг хорошего соответствия с набором данных высокого разрешения для интерпретации городских границ— «Атлас расширения городов» (R²>0,88). Используя метки мест OpenStreetMap, разделение «город/посёлок» достигает точности 0,80 (город) и 0,65 (посёлок) при общей точности 0,75. Таким образом, GCTB предоставляет необходимую пространственную информацию для планирования глобальной урбанизации и устойчивого развития.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-06368-9